Balakovskaya - Системы безопасности РО

Основной задачей обеспечения безопасности атомной стан ции11 является защита населения, эксплуатационного персонала и окружающей среды от неприемлемого уровня радиационного воздействия, достигаемая техническими средствами и организационными мерами. Причем, как показывает мировой о пыт, главное - это защита от потенциально возможных аварийных ситуаций.

На всех АЭС для этого используются технические устройств а безопасности, как активные, так и пассивные, назначение ко торых - предотвращение серьезных аварий и уменьшение их последс твий, если они произойдут. Системы безопасности (СБ) “контролир уют” аварию, выполняя основные функции: остановку реактора; от вод остаточных энерговыделений; ограничение распространени я радиоактивных продуктов. Основное требование к системам безопасности - гарантированное срабатывание и обеспечен ие при работе проектных характеристик.

Специфической особенностью систем безопасности являетс я то, что во время нормальной эксплуатации АЭС системы СБ находятс я в дежурстве, т.е в полной готовности к выполнению своих функ ций в случае возникновения аварии, при этом фактически не испол ьзуясь по прямому назначению. Эта особенность их эксплуатации тр ебует от персонала АЭС регулярного “освежения” знаний об устройс тве, конструкции оборудования и режимах работы систем СБ.

Пособие “Системы безопасности” является вторым в цикле у чебных пособий, которые будут охватывать все технологические си стемы и оборудование РО. По замыслу авторов оно предназначено, в основном, для начальной и повторной подготовки рабочего и инженерно-технического персонала смен. В нем содержатся к раткие технические описания систем безопасности, расположенны х в здании реакторного отделения. Для более полного использования накопленного опыта эксплуатации при разработке этого по собия в описание каждой СБ был включен новый раздел, содержащий характерные инциденты, происходившие при ее эксплуатаци и.

Стиль изложения материала в данном пособии предполагает его использование как в форме самоподготовки, так и при прове дении планового обучения в СПП.

Предотвращение проявления самоуспокоенности в процессе нормальной эксплуатации, понимание персоналом потенциа льного значения с точки зрения безопасности всех отклонений от ш татного регламента, приоритет безопасности в принятии решений, чу вство ответственности конструкторов, проектантов, системный п одход на всех этапах, непренебрежение мелочами (сила мелочей в том , что их много), неформальное внимание к опыту - все это необходимые компоненты подхода, обеспечивающие “культуру безопасно сти”.

Желаем удачи в деле повышения и расширения своего уровня знаний.

С уважением

Коллектив Службы подготовки персонала

Министерство Российской федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”. Балаковская Атомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА Технологические системы реакторного отделения ВВЭР-1000 с РУ В-320. Часть 1. Системы безопасностиСистема. аварийно-планового расхолаживания TQ12,22,32

13

Цели обучения

По окончании изучения данного материала обучаемые будут способны:

Сформулировать назначение системы аварийно-планового расхолаживания.

Описать устройство и основные технические хаpактеpистики компонентов системы САОЗ:

Описать насосы расхолаживания TQ12,22,32D01. Описать теплообменники САОЗ TQ10-30W01.

Описать бак аваpийного запаса борной кислоты ГА-201. Описать пpедохpанительные клапаны TQ40S08,09.

Наpисовать пpинципиальную схему системы САОЗ TQ.

Описать ввод в pаботу системы на плановое pасхолаживание 1 контуpа.

Описать особенности работы системы на отвод остаточных энерговыделений при сниженном уровне теплоносителя в ре акторе.

Описать алгоритм pаботы системы в условиях МПА.

Назвать ТЗиБ, защищающие систему от пеpеопpессовки давлен ием более 18 кгс/см2.

Назвать защиты, вызывающие автоматическое включение нас осов TQ12(22,32)D01.

Описать пpоблемы, могущие возникнуть пpи pаботе системы TQ в условиях МПА при наличии на оборудовании 1 контура стекловолокнистой теплоизоляции и компенсирующие их технические меpопpиятия.

Объяснить назначение, общее устройство и эксплуатацию системы аварийно-планового расхолаживания активной зоны TQ.

Министерство Российской федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”. Балаковская Атомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА Технологические системы реакторного отделения ВВЭР-1000 с РУ В-320. Часть 1. Системы безопасностиСистема. аварийно-планового расхолаживания TQ12,22,32

14

Назначение и проектные основы системы аварийно-планового расхолаживания TQ

При нормальной работе блока АЭС на мощности тепловая энер гия, вырабатываемая в реакторе, отводится через ПГ во 2 контур, г де она срабатывается на турбогенераторе. После останова реакто ра мощность быстро снижается до долей процента, но за счет запаздывающих нейтронов, радиоактивного распада продук тов деления и аккумулирующей способности материалов активной зоны тепловыделение продолжается.

Остаточное тепловыделение может ориентировочно определ яться по формуле:

Qîñò= 0,07N0{tï-0,2 - (tï + t0)-0,2} tï - время после останова реактора, сек;

t0 - длительность работы реактора до останова на мощности N0, ñåê.

В реакторах типа ВВЭР через 60 сек. после срабатывания авари йной защиты остаточное тепловыделение составляет около 5,7% от номинальной мощности, через 15 минут оно снижается до 3,2%, а через сутки - до 0,9%. Однако даже после достаточно длительной выдержки ядерное топливо продолжает выделять остаточно е тепло.

В условиях нормальной эксплуатации температура оболоче к твэлов находится на уровне 340 0С, при этом температура в центре топливного сердечника достигает 1600 0С. При внезапном прекращении подачи теплоносителя в активную зону реакто ра в оболочках твэлов сначала могут появиться дефекты, а затем может произойти повреждение оболочек и топлива.

Для изготовления оболочек твэл реакторов ВВЭР используе тся циркониевый сплав типа Э110. Плотность данного сплава 6,55 гр/с м3, температура плавления 1860 0С. Используемые в реакторах ВВЭР в качестве топлива таблетки из двуокиси урана имеют темпер атуру плавления около 2800 градусов.

При исследовании свойств циркониевого сплава было выявл ено, что температура 350 0С является своеобразной критической точкой, после которой прочностные свойства сплава ухудшаются, а пластические увеличиваются. Наиболее резко свойства изменяются в интервале 400-500 0С. При температуре около 1000 градусов цирконий взаимодействует с водяным паром по реакции его окисления:

Zr + 2H2OàZrO2 + 2H2

При 1200 градусах эта реакция протекает быстро.

При этом выделяется тепло реакции, которое далее разогрев ает оболочку до плавления (1860 градусов) с поверхности вглубь толщины трубки, при этом образуется много водорода.

Выгруженные из ядерного реактора отработавшие три года Т ВС содержат внутри твэлов большое количество радиоактивны х веществ (“осколков” деления урана). Сразу после выгрузки одна отработавшая ТВС содержит, в среднем, 0,3 миллиона кюри р/а веществ, которые выделяют энергию 100 кВт. Только по мере выдержки отработавших ТВС в воде БВ их радиоактивность уменьшается и мощность остаточных энерговыделений сниж ается.

Министерство Российской федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”. Балаковская Атомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА Технологические системы реакторного отделения ВВЭР-1000 с РУ В-320. Часть 1. Системы безопасностиСистема. аварийно-планового расхолаживания TQ12,22,32

15

Остаточное тепловыделение одной ОТВС реактора ВВЭР-1000

Если отработавшую ТВС даже после продолжительной выдерж ки вынуть из воды и оставить на воздухе без чехла, то она разог реется до температуры, указанной ниже.

Температура оболочки ОТВС на воздухе

Один из основополагающих принципов, на котором базируетс я безопасность работы реакторной установки - это ограничен ие последствий возможных аварий. В соответствии с требовани ями ОПБ-88 в проектах РУ должны иметься средства, направленные н а предотвращение проектных аварий и ограничение их послед ствий.

Все это обуславливает необходимость в аварийной системе охлаждения активной зоны, способной вступить в действие п ри нарушении циркуляции теплоносителя в контуре охлаждени я реактора. В соответствии со всем вышесказанным на АЭС с ВВЭР-1000 и имеется система аварийно-планового расхолажива ния низкого давления, предназначенная для:

аварийного расхолаживания активной зоны и последующего отвода остаточных тепловыделений при авариях, связанных с разуплотнением 1 контура; планового расхолаживания во время останова РУ и отвода

остаточных тепловыделений активной зоны при проведении перегрузки; отвода остаточных тепловыделений при проведении

ремонтных работ на оборудовании РУ со снижением уровня теплоносителя в реакторе до оси патрубков “холодных” ниток петель без выгрузки зоны.

В основу проекта системы аварийно-планового расхолажива ния активной зоны положены следующие критерии и требования, предъявляемые к ней со стороны реакторной установки (пун кт 3.3.1.3ТОБ):

во всех ситуациях обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с расходом 250-300 м3/час при давлении в 1 контуре 21 кгс/см2 è 700 - 750 ì3/час при давлении в первом контуре 1 кгс/см2 и температуру РБК не ниже 20 0С обеспечить подачу в контур борного раствора с концентрацией не менее 16 кг/кг борной кислоты, в начальный момент; обеспечить подачу воды в аварийных ситуациях не позднее,

чем через 35-40 сек с момента достижения давления в 1 контуре 21 кгс/см2;

она должна допускать возможность опробования (поканальн о) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств; система должна работать как во время аварийных ситуаций, так

и в послеаварийный период (в течение всего периода нахождения топлива в активной зоне); система должна иметь возможность кратковременного выво да

в ремонт ее элементов в составе одного канала при работе реактора на мощности; система обеспечивает защиту 1 контура от переопрессовки в “холодном” состоянии;

она должна иметь тpехканальную стpуктуpу, т.е. соответствова ть стpуктуpе остальных систем безопасности.

Система САОЗ совмещает функции устройства нормальной эксплуатации и защитного устройства. Как защитная систем а безопасности, система обеспечивает отвод тепла от активн ой зоны в аварийных режимах, как устройство нормальной эксплуатац ии обеспечивает отвод тепла от активной зоны в режимах плано вого и ремонтного расхолаживания.

Министерство Российской федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”. Балаковская Атомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА Технологические системы реакторного отделения ВВЭР-1000 с РУ В-320. Часть 1. Системы безопасностиСистема. аварийно-планового расхолаживания TQ12,22,32

Министерство Российской федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”. Балаковская Атомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА Технологические системы реакторного отделения ВВЭР-1000 с РУ В-320. Часть 1. Системы безопасностиСистема. аварийно-планового расхолаживания TQ12,22,32

17

Все три канала системы обеспечивают подачу борированной воды в верхнюю и нижнюю камеры смешения реактора; в режиме ремонтного расхолаживания вода подается только в верхню ю камеру. Два канала системы подключаются к трубопроводам с вязи “ГЕ САОЗ - реактор”, а третий канал - к “горячей” и “холодной ” ниткам одной из циркуляционных петель: 1 канал -к “холодной и “горячей” ниткам петли ¹1; 2 канал- к YT13,14BO1; 3 каналYT11,12BO1.

На напорной линии насоса аварийного расхолаживания устанавливается оперативная арматура, обратные клапаны , а также нормально открытая арматура, которые обеспечивают необх одимое направление движения теплоносителя в режимах аварийног о и планового расхолаживания. Энергоснабжение арматуры осуществляется от того же канала безопасности (2 категори я надежного питания), что и двигатель насоса аварийного расхолаживания.

Установленные последовательно два обратных клапана, зад вижки с дренажем обеспечивают отсечение высокого давления от ни зкого.

Для защиты оборудования и всасывающих трубопроводов сис темы вне герметичной части от превышения давления на линии пла нового расхолаживания в герметичной части установлены предохранительные клапана.

По всасу система подключается к баку-приямку ГА-201 герметич ной оболочки, а также к “холодной” или “горячей” нитке четвер той петли ГЦК (линия планового и ремонтного расхолаживания).

При работе блока на мощности, в аварийной ситуации с разгерметизацией 1 контура система подключена к баку-приямку, во всех остальных режимах забор воды производится из 4 петли ГЦК.

Для обеспечения заданной скорости расхолаживания 1 конту ра при плановом расхолаживании и аварийном расхолаживании при целом 1 контуре на трубопроводе перед теплообменником САО З и на байпасе теплообменника установлено два регулирующих кл апана.

Насос аварийного расхолаживания имеет линию рециркуляц ии Dy150 с дроссельной шайбой TQ12-32E02 и арматурой TQ12-32S02,03 (именуемую операторами БЩУ “большой” рециркуляцией), кот орая обеспечивает опробование насоса на ГА-201 с расходом до 248 м3/час. Насос аварийного расхолаживания также имеет линию рециркуляции Dy50 с дроссельной шайбой TQ12-32E10 без арматуры (именуемую операторами БЩУ “малой” рециркуляцией), котор ая обеспечивает лишь кратковременное опробование насоса. Нежелательность длительной работы насоса по линии “мало й” рециркуляции определяется тем, что она рассчитана на расх од до 15 м3/час, насосы при этом работают вне зоны рабочей характеристики, с малым расходом и повышенной вибрацией.

Вследствие этого завод-изготовитель насосов САОЗ допуск ает работу насосов с минимальной подачей 16 м3/час только в течение 10% времени от общей наработки до капитального ремонта.

На напоре насоса аварийного расхолаживания установлена дроссельная шайба, обеспечивающая устойчивую работу нас оса при полностью разуплотненном 1 контуре. Предусматривается со вместная одновременная работа спринклерного насоса TQ11(21,31)D01 и насоса аварийно - планового расхолаживания TQ12(22,32)D01, имеющих общие теплообменники САОЗ TQ10(20,30)W01, бак аварийного запаса бора и всасывающие трубопроводы Dy600.

Министерство Российской федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”. Балаковская Атомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА Технологические системы реакторного отделения ВВЭР-1000 с РУ В-320. Часть 1. Системы безопасностиСистема. аварийно-планового расхолаживания TQ12,22,32

18

Описание оборудования системы аварийно-планового расхолаживания

Теплообменник аварийно-планового расхолаживания TQ10(20,30)W01

Предназначен для охлаждения воды 1 контура при аварийных ситуациях, связанных с разуплотнением трубопроводов и оборудования 1 контура в аварийных ситуациях. Также испол ьзуется при нормальной эксплуатации в режиме планового расхолаж ивания,

на момент ее подключения остаточные тепловыделения сост авляют Общий вид теплообменника САОЗ 33,2 мВт (через ~ 5 часов после останова РУ). Расположен в обстро йке

РО на отметке 0,0 в помещениях А-123/1,2,3.

Характеристики т/о TQ10(20,30)W01

Количество теплообменных тpуб 1878 штук диаметром 25 х 1,4. Все элементы теплообменника, омываемые водой 1 контура, изгот овлены из нержавеющей стали, остальные элементы - из углеродисто й.

Министерство Российской федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”. Балаковская Атомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА Технологические системы реакторного отделения ВВЭР-1000 с РУ В-320. Часть 1. Системы безопасностиСистема. аварийно-планового расхолаживания TQ12,22,32

Конструкция теплообменника САОЗ TQ10(20,30)W01

1 - обечайка

2 - плавающая головка

3 - донышко

4 - 28 шпилек М36

5 - дренаж по среде 1 контура

6 - 40 шпилек М40

7 - 1878 теплообменных трубок ф25х1,4

8 - опора скользящая

9 - воздушник по среде 1 контура

19

Конструкция теплообменного аппарата за весь сpок службы ( 30 лет) допускает:

число плановых включений - не более 90;

число pежимов наpушений нормальных условий эксплуатации, сопровождающихся внезапным пpекpащением и восстановлением подачи любой из сpед - не более 30; неpегламентиpованную скорость изменения темпеpатуp охлаждающей воды.

Пpи плановых pемонтах теплообменников TQ10(20,30)W01 на блоках был выявлен pяд дефектов. Рассмотрим их кратко.

Из-за высокого содержания солей в техводе гpуппы “А” VF наблюдаются коppозионные повреждения тpубных досок, патpуб ков и кpышек, изготовленных из стали 12Х18Н10Т. Данная пpоблема pаспpостpаняется на все теплообменники PО, охлаждаемые техв одой VF.

В настоящее время по техрешению РЦ-1,2/2659 установлена протекторная защита TQ10(20,30)W01 для их защиты от коррозии.

Пpи плановом вскрытии теплообменников САОЗ уже несколько раз обнаpуживались повреждения сварных швов пpиваpки pазделительной пеpегоpодки в камере техводы или ее частичн ый отрыв от корпуса теплообменника. В связи с большой площад ью пеpегоpодки в камере техводы и значительном сопротивлении т/о по VF в pежимах заполнения систем техводы большим pасходом могут возникать гидроудары. Пpи pазвоpоте опорожненной сис темы VF необходимо пpоизводить запуск насосов QF только на закpыту ю напоpную задвижку с последующим плавным ее откpытием шага ми.

Пpи подключении теплообменников TQ10(20,30)W01 в pаботу на плановое pасхолаживание PУ нужно помнить, что pасчетное дав ление pаботы теплообменника составляет не более 21 кгс/см2, а pазность темпеpатуp на входе в т/о и в 1 контуре должно быть не более 60 0С. Также необходимо плавно повышать давление в теплообменн иках и подводящих тpубопpоводах подpывом TQ41-43S01,02.

Министерство Российской федерации по атомной энергии. Концерн “Росэнергоатом”. Балаковская Атомная Электростан.ция СЛУЖБА ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА Технологические системы реакторного отделения ВВЭР-1000 с РУ В-320. Часть 1. Системы безопасностиСистема. аварийно-планового расхолаживания TQ12,22,32

1 - электродвигатель

2 - зубчатая муфта

3 - насос

4 - анкерный болт

5 - железобетонный фундамент

Общий вид насоса типа ЦНР-800-230

Конструкция насосов САОЗ типа ЦНР-800-230

20

Насосы аварийного расхолаживания TQ12(22,32)D01

Агрегат электронасосный центробежный TQ12(22,32)D01 типа ЦНР- 800-230 изготовления НПО им. Фрунзе (г. Сумы) предназначен для расхолаживания активной зоны реактора при аварийных реж имах и в режимах планового расхолаживания на АЭС с блоками ВВЭР1000. Конструктивно насос выполнен унифицированным со спринклерным насосом TQ11(21,31)D01 типа ЦНСА 700-140, отличается от него большим диаметром рабочего колеса.

Насос этого агрегата одноступенчатый. Проточная часть ег о состоит из двустороннего полуспирального подвода, рабочего колеса , посаженного на вал по скользящей посадке и спирального полузавиткового отвода, расположенного в корпусе и в крыш ке насоса.

1 - âàë

2 - крышка корпуса

3 - полуспиральный подвод

4 - внутреннее щелевое уплотнение

5 - рабочее колесо

6 - выносные теплообменники

7 - торцевое уплотнение

8 - гидродинамический подшипник

9 - упорный шарикоподшипник

10 - корпус

11 - спиральный двухзавитковый отвод